Processador Quantum: la descripció, principi de funcionament

La computació quàntica, almenys en teoria, per esmentar unes poques dècades. Els tipus moderns de les màquines que utilitzen la mecànica no clàssics per al maneig potencialment una incalculable quantitat de dades, s'han convertit en un gran avanç. Segons els desenvolupadors, la seva aplicació va ser potser la tecnologia més sofisticada mai creat. processadors quàntics funcionen a nivells de matèria, de les que la humanitat ha conegut fa només 100 anys. El potencial d'aquests càlculs és immensa. L'ús d'estranyes propietats quàntiques accelerarà els càlculs, de manera que moltes de les tasques que es troben actualment els ordinadors clàssics no es pot permetre el luxe de ser resolt. I no només en el camp de la química i la ciència dels materials. Wall Street també està mostrant interès.

Invertir en el futur

CME Group ha invertit l'empresa de Vancouver 1QB Information Technologies Inc., desenvolupa programari per als processadors de tipus Quantum. D'acord amb els inversors, aquests càlculs són propensos a tenir el major impacte en la indústria, que treballen amb grans quantitats de dades sensibles a temps. Un exemple d'aquest tipus de clients són institucions financeres. Goldman Sachs va invertir en D-Wave Systems, i l'empresa In-Q-Tel finançat per la CIA. La primera fabrica màquines que fan el que es diu un "recuit quàntica", és a dir. E. Decideix el problema d'optimització de baix nivell usant un processador quàntic. Intel també es dedica a invertir en aquesta tecnologia, encara que es considera que l'aplicació de la futura empresa.

Per què fer-ho?

La raó que la computació quàntica és tan emocionant, resideix en la seva perfecta combinació amb l'aprenentatge automàtic. Actualment, és la principal aplicació per a aquest tipus de càlculs. En part això és conseqüència de la idea d'un ordinador quàntic - l'ús d'un dispositiu físic per buscar solucions. De vegades el concepte explicat per l'exemple de joc Angry Birds. Per simular la interacció de la gravetat i la tauleta objectes que xoquen CPU utilitza equacions matemàtiques. Processadors Quantum posar aquest enfocament en el seu cap. Que "tiren" alguns ocells, i veure el que passa. En microxip escrita tasca: és un ocell, de tirar el que la trajectòria òptima? Llavors comprovat totes les possibles solucions, o almenys una gran combinació d'ells, i es dóna la resposta. En un quant d'ordinador problemes es resolen no un matemàtic, les lleis de la física en lloc de treball.

Com funciona?

Els blocs de construcció bàsics del nostre món - la mecànica quàntica. Si ens fixem en les molècules, la raó per la qual es formen i es mantenen estables - la interacció dels electrons orbitals. Tots els càlculs de mecànica quàntica estan continguts en cada un d'ells. El seu nombre creix exponencialment augmentar el nombre d'electrons simulats. Per exemple, 50 electrons existeixen en dues opcions de 50 graus. Aquest fenomenalment gran nombre, de manera que no pot calcular l'actualitat. Teoria de la informació de connexió a la física pot assenyalar el camí a la solució d'aquests problemes. 50 kubitovnomu equip pot fer-ho.

L'alba d'una nova era

D'acord amb Landon Downs, president i cofundador de 1QBit, processador quàntic - és possible utilitzar la potència de processament del món subatòmic, és crucial per obtenir nous materials o la creació de nous medicaments. Hi ha un canvi del paradigma del descobriment d'una nova era de disseny. Per exemple, la computació quàntica pot ser usat per a modelar els catalitzadors que permeten extreure de carboni i nitrogen de l'atmosfera, i per tant ajudar a aturar l'escalfament global.

A l'avantguarda dels avenços

comunitat de desenvolupadors d'aquesta tecnologia és molt excitada i l'activitat ocupat. Equips de tot el món en la creació d'empreses, corporacions, universitats i laboratoris del govern estan construint un cotxe de carreres, que utilitzen diferents enfocaments per al processament d'informació quàntica. Creat qubits superconductors qubits i fitxes sobre els ions capturats, que va involucrar a investigadors de la Universitat de Maryland i l'Institut Nacional d'Estàndards i Tecnologia. Microsoft desenvolupa un mètode topològic denominat Q Station, la finalitat és aplicar anió no Abeliana l'existència no s'ha demostrat de manera concloent.

Any de la bretxa probable

I això és només el principi. A finals de maig de 2017, la quantitat de processadors de tipus quàntic estan fent únicament una mica més ràpid o millor que un ordinador clàssic, és zero. Aquest esdeveniment marcarà la "superioritat quàntica", però fins ara no ha succeït. Si bé és probable que això podria succeir tan aviat com aquest any. La majoria dels de dins, va dir que Google és el clar favorit del grup, dirigit pel Professor de Física, Universitat de Califòrnia a Santa Barbara, John Martin. El seu propòsit - per aconseguir còmput superior amb l'ajuda del processador 49-qubit. Per fi de maig de 2017 equip provat amb èxit el xip 22-qubit com un pas intermedi cap al desmantellament de superordinador clàssica.

Com va començar tot?

La idea d'utilitzar la mecànica quàntica per al processament de la informació des de fa dècades. Un dels esdeveniments clau es va produir el 1981, quan IBM i el MIT van organitzar conjuntament una conferència sobre física computacional. El famós físic Richard Feynman va proposar construir un ordinador quàntic. Segons ell, per a la simulació ha de prendre avantatge dels mitjans de la mecànica quàntica. I és un gran desafiament, ja que no es veu tan fàcil. En processador quàntic principi de funcionament es basa en un nombre de propietats estranyes d'àtoms - superposició i l'entrellaçament. La partícula pot estar en dos estats al mateix temps. No obstant això, quan es mesura serà només un d'ells. I és impossible predir en què, excepte des de la perspectiva de la teoria de la probabilitat. Aquest efecte és la base d'un experiment mental del gat de Schrödinger, que està a la caixa alhora viu i mort, sempre que l'observador no és colar-se piu. Res funciona a la vida quotidiana d'aquesta manera. No obstant això, al voltant d'1 milió d'experiments duts a terme des de principis del segle XX, mostren que la composició no existeix. I el següent pas és trobar la manera d'utilitzar aquest concepte.

processador quàntic: descripció de la feina

els bits clàssics poden tenir el valor 0 o 1, és possible multiplicar nombres, dibuixin i així successivament. N. Qubit també pot ser 0 si perden una línia a través de "portes lògiques" (d. AND, OR, NOT, etc.), a 1 o dos. Si, per exemple, 2 qubit enredat, que els fa perfectament correlacionada. tipus de processador quàntic pot utilitzar portes lògiques. T. N. Hadamard porta, per exemple, posa el qubit en un estat de superposició de perfecta. Si la superposició i l'entrellaçament combinen amb portes quàntiques intel·ligentment posicionat, que comencen a desenvolupar-se el potencial de càlculs subatòmiques. 2 permetre l'estudi dels qubits 4 estats: 00, 01, 10 i 11. El principi de funcionament del processador quàntic de tal manera que l'execució de les operacions de lògica fa que sigui possible treballar amb totes les posicions alhora. I el nombre d'estats disponibles és de 2 a la potència del nombre de qubits. Per tant, si fas un ordinador quàntic universal de 50 qubits, és teòricament possible examinar totes les 1.125 bilions de combinacions simultàniament.

Kudity

processador quàntic a Rússia veure una mica diferent. Científics de MIPT i el centre de Rússia quàntica van crear "kudity" que representa diversos qubits "virtuals" amb diversos nivells de "energia".

amplitud

tipus de processador quàntic té l'avantatge que la mecànica quàntica es basa en les amplituds. amplituds de probabilitat són similars, però també poden ser negatius, i els nombres complexos. Per tant, si es vol calcular la probabilitat d'un esdeveniment, es pot afegir tot tipus d'amplitud de les seves opcions de desenvolupament. La idea de la computació quàntica és tractar de configurar el patró d'interferència de manera que algunes de les formes de respostes incorrectes van tenir una amplitud positiva, i alguns - un negatiu, de manera que seria len entre si. Un camí que condueix a la resposta correcta hauria amplituds que estan en fase entre si. El truc és que es necessita per organitzar tot, sense saber per endavant quina és la resposta correcta. estats quàntics de manera exponencial en combinació amb el potencial d'interferència entre les amplituds positives i negatives és un avantatge d'aquest tipus de càlcul.

l'algorisme de Shor

Hi ha moltes tasques que l'equip no pot resoldre. Com el xifrat. El problema és que no és tan fàcil de trobar els factors primers d'un nombre de 200 dígits. Fins i tot si el portàtil està funcionant amb un excel·lent programari, és possible que hagi d'esperar durant anys per trobar la resposta. Per tant, una altra fita en la computació quàntica s'ha convertit en un algoritme publicat en 1994 per Peter Shore, és ara un professor de matemàtiques al MIT. El seu mètode és trobar els factors d'un gran nombre mitjançant l'ús d'un ordinador quàntica, que no existia encara. De fet, l'algorisme realitza l'operació, que indiquen l'àrea amb la resposta correcta. A l'any següent, Shore va descobrir un mètode de correcció d'errors quàntica. Llavors, molts s'han adonat que és - un mètode alternatiu de càlcul, que en alguns casos pot ser més poderós. Després va seguir una onada d'interès dels físics per a crear qubits i portes lògiques entre ells. I ara, dues dècades més tard, la humanitat està a punt de crear un ordinador quàntic de ple dret.